Wisenschaft und Zeitung: „Kleine Atome, große Maschine“
Forscher der Universität zu Köln erklären Redakteuren des "Kölner Stadt-Anzeiger"den neuen Teilchenbeschleuniger.
Von Sarah Brasack, Kölner Stadtanzeiger, 20.07.10
5,5 Millionen Euro teuer und 18 Tonnen schwer ist das neue Baby des Instituts für Kernphysik an der Universität Köln: Der Teilchenbeschleuniger, der seit Mai im Institutskeller steht, begeistert nicht nur die Kölner Wissenschaftler, sondern Forscher in der ganzen Bundesrepublik. Es ist der einzige Sechs-Megavolt-Teilchenbeschleuniger in Deutschland. Die Anlage soll Anfang 2011 in Betrieb gehen. In der sechsten Diskussionsrunde der Reihe „Zeitung und Wissenschaft“, einer Kooperation von „Kölner Stadt-Anzeiger“ und der Universität zu Köln, ging es im Institut nun darum, welches Potenzial der Teilchenbeschleuniger für die Wissenschaft bietet. Die Deutsche Forschungsgemeinschaft hatte die Vergabe des Teilchenbeschleunigers 2007 bundesweit ausgeschrieben. Die Kölner Wissenschaftler setzten sich mit ihrem in nur acht Wochen eilig zusammengeschriebenen Antrag gegen mehrere deutsche Konkurrenzuniversitäten ein spektakulärer Coup. „Weltweit gibt es nur ein Dutzend vergleichbarer Anlagen, die derart vielseitige und genaue Messungen vornehmen können“, sagt Institutsdirektor Jan Jolie. Was aber kann mit dem Teilchenbeschleuniger überhaupt untersucht werden? „Die Technologie ermöglicht es, Moleküle vollständig aufzubrechen und Atome voneinander zu trennen und zu zählen. Auf diese Weise kann man die genaue Zusammensetzung der Elemente und deren Isotope in den untersuchten Proben bestimmen“, erklärt Alfred Dewald, Privatdozent für Experimentalphysik. Dadurch könnten ganz unterschiedliche Fragen aus verschiedenen Forschungsdisziplinen beantwortet werden. „Geologen und Umweltforscher können Messungen mit einer Genauigkeit vornehmen, die bislang in Deutschland so nicht möglich gewesen ist.“ Durch entsprechende Forschungen könnten auf absehbare Zeit Wissenslücken in den Klimamodellen geschlossen werden. „Der Teilchenbeschleuniger kann aber auch für die Medizin-und Pharmaforschung eingesetzt werden – und natürlich in der Physik.“
"Das ist keine Luxusforschung. Wenn man Auswirkungen des Klimas auf die Erde in der Vergangenheit berechnen kann, erlaubt das auch Prognosen für die Zukunft"
Geologie-Professor Martin Melles, der die Auswirkungen von Klimaschwankungen auf die Menschheitsgeschichte untersucht, hebt vor allem die Vorteile für die Geologie hervor. „Bislang konnten Geologen und Archäologen oft nur das relative Alter bestimmen, wenn sie Jahrtausende alte Untersuchungsobjekte vor sich hatten. Jetzt können sie das Alter von Gesteinen und Fossilen, selbst wenn sie 100 000 Jahre alt sind, wesentlich genauer datieren und dadurch die Prozesse auf der Erde quantitativ erfassen.“ So sei das Alter des Steinzeitmenschen Ötzi durch Untersuchungen mit einem Teilchenbeschleuniger bestimmt worden.
Das sei beileibe keine überflüssige Luxusforschung. „Wenn man Auswirkungen des Klimas auf die Erde in der Vergangenheit berechnen kann, erlaubt das auch Prognosen für die Zukunft.“ Das verbessere die Klimamodelle: „Wenn man überlegt, wie die Wettervorhersagen bislang sind, kann man nur vermuten, wie ungenau Klimaprognosen momentan sein müssen.“
Auch in den Dürreregionen dieser Welt ließen sich zukünftig womöglich wichtige Fragen beantworten: „Wenn in der Sahara ein Brunnen gebohrt wird, genügt eine einzige Messung, um zu wissen, ob es sich bei dem er um Grundwasser handelt, das in Kontakt mit der Atmosphäre steht, oder ob wir fossiles Grundwasser gefunden haben, das erschöpft ist, sobald es einmal abgepumpt wird.“
Die Frage, ob die Industrie ebenfalls Interesse an dem Teilchenbeschleuniger habe, bejaht Dewald. Pharmakologen könnten damit zukünftig überprüfen, wo sich bestimmte Medikamente im menschlichen Körper anlagerten. „Auch für die Krebsforschung eröffnet das neue Möglichkeiten.“ So ließe sich zukünftig durch einfache Bluttests herausfinden, ob sich im Körper Metastasen verbreiten. „Das sind Anwendungen, die noch sehr teuer sind, die aber jetzt schon entwickelt werden“, sagt Dewald. Man könne mit dem Teilchenbeschleuniger auch Betrugsfälle aufdecken, ergänzt Jolie: „Wir könnten beispielsweise durch genaue Substanzanalysen nachprüfen, ob ein Unternehmen tatsächlich Biodiesel verkauft oder nur herkömmlichen Treibstoff.“ Geeignet sei der Teilchenbeschleuniger auch für Forschungen über Meeresströmungen: Das Gerät weise winzige Spurenelemente im Wasser nach, was Rückschlüsse darauf erlaube, welche Wege das Wasser im Ozean genommen habe. Durch solche Tests könnten außerdem selbst kleinste Verunreinigungenim Meer nachgewiesen und auf einzelne Hersteller zurückgeführt werden: „Wer seine Industrieabfälle oder Gifte ins Meer kippt, muss in Zukunft damit rechnen, entlarvt zu werden.“
"Wir könnten auch Betrugsfälle aufdecken. Zum Beispiel nachprüfen, Unternehmen tatsächlich Biodiesel verkauft oder nur herkömmlichen Treibstoff"
Und was bedeutet die neue Anlage für den Wissenschaftsstandort Köln? „Deutsche Wissenschaftler, ang ins Ausland reisen mussten, um Tests durchzuführen, werden jetzt nach Köln kommen“, erläutert Jolie. Fortan bekämen die Universitäten in Zürich, Wien und Edinburgh also Konkurrenz. Eine wichtige Aufgabe des Kölner Forschungsteams bestehe in den nächsten drei Jahren darin, den Teilchenbeschleuniger in der deutschen und internationalen Wissenschaftsgemeinschaft bekanntzumachen. Jolie: „Die Chancen, die das Gerät für ganz unterschiedliche Forschungszweige und für interdisziplinäre Fragestellungen bietet, sind vielen Wissenschaftlern bislang gar nicht bewusst.“Diese Werbung sei nicht zuletzt auch aus finanziellen Gründen wichtig: „Die Gelder für den Betrieb der Anlage und Teile der Personalkosten müssen nach drei Jahren über Einnahmen erwirtschaftet werden.“ Die Universität werde die Kosten ab diesem Zeitpunkt nicht mehr tragen. Rund 160 000 Euro pro Jahr kostet allein der Unterhalt des zehn Meter langen Teilchenbeschleunigers. Die gesamte Anlage nimmt rund 470 Quadratmeter im Institutskeller in Anspruch. Und dass die Teilchenbeschleuniger in der Zukunft – ähnlich wie Computer – immer kleiner werden, steht nicht zu erwarten. Dewald sagt lachend: „Je kleiner die Materie ist, die wir untersuchen wollen, desto größer müssen die Maschinen sein.“ Der neue Teilchenbeschleuniger werde auch in zwanzig Jahren noch im Dienst der Forschung stehen.
